Automatisierung einer Rundtakt-Werkzeugmaschine

In der Kombination von innovativer Produkt- und effizienter Produktions­technologie erkennt ein schwäbisches Unternehmen die wirtschaftliche Alternative zur Produktion in Billiglohn­ländern. Wie solche Lösungen in der Praxis aussehen, zeigt die Automatisierung einer bewährten Rundtakt­maschine mit einem Sechsachs-Roboter TX 90 XL der neuesten Stäubli-Generation durch die Fa. BDG.

Nicht vor der jüngsten oder teuersten CNC-Maschine mit integrierter Handhabungs­lösung verweilen die Fach­besucher beim Kunden seitdem regelmäßig. Vielmehr zieht eine bullige Diedesheim Diamat mit Handhabung durch den graziösen Knickarm­roboter das Augen­merk auf sich.

Eine Erweiterung der Produkt­palette war der Grund für die Automatisierung der bestehenden Rundtakt­maschine mit immer noch hervorragenden Leistungs­daten, die bislang manuell beschickt wurde. Schon seit zwölf Jahren produziert diese Ventil­gehäuse aus rost­freien Stählen in sechs Baugrößen zwischen 20 x 25 x 10 mm und 32 x 46 x 18 mm mit derzeit 75 Varianten und Los­größen zwischen 500 und 10.000 Stück. Es galt, die Forderung nach zusätzlicher Kapazität bei wachsender Varianten­vielfalt zu erfüllen.

Eine „Make-or-Buy-Analyse“ zeigte den wirtschaftlichen Weg: Automatisierung der bestehenden Maschine. Es ist ein Unterschied, ob man an einem Low-Cost-Standort eine neue Fertigung mit hoch­modernen Neumaschinen aufbaut oder die Wirtschaftlichkeit eines bestehenden Standortes gehalten werden soll. Der Kunde sieht die Zukunft am Standort Deutschland in der Kombination Produkt­technologie plus maß­geschneiderte Produktions­technologie als Alternative zum neuen Standort im Osten. Deshalb war in diesem Fall eine kosten­günstige Automatisierung der bestehenden Maschine die richtige Lösung.

Positionier­genauigkeit des Werkstücks in den Spann­backen der Werkzeug­maschine von 0,05 mm, kurze Takt­zeiten einschließlich Neben­zeiten und ein Höchstmaß an Flexibilität lauteten die Hauptforderungen an die Automatisierung, die mit der realisierten Lösung hervorragend erfüllt werden. Die unbearbeiteten Werk­stücke weisen noch starke Toleranzen auf, müssen aber, vom Roboter geführt, auf der Fräs­station mit einer 0,2 mm Fase versehen werden. Die Wechsel­greifer, BDG-Eigen­bauten, müssen diese Material­schwankungen ausgleichen, um die präzise Bearbeitung zu erzielen.

Der Roboter ist auf dem Kühl­schmier­stoff­tank (1.800 l) der Rundtakt­maschine montiert. Dieser wurde mit einem Träger verstärkt.

Fünf Haupt­positionen für fünf verschiedene Prozesse liegen im Aktions­radius des Knick­arm­roboters. Dies sind die Werkstück­zuführung, Entgratungs­station per pneumatischem Fräser, die daneben liegende Wende­station, die Werkstück­aufnahme des Diedesheim Rundtakt­tisches und ein Rollen­band, auf dem manche Teile­familien zur Bearbeitung in einer zweiten Aufspannung rückgeführt werden. Einschließlich der vorwiegend stechenden Bearbeitungen auf den sechs Bearbeitungs­stationen der Rundtakt­maschine mit jeweils drei angetriebenen Werkzeugen ergeben sich Stück­zeiten von rund 25 Sekunden.

Die flexible Anlagen­konzeption, deren Zentrum der lang­armige Knickarm­roboter bildet, erschließt weitere Vorteile. Sechs Gehäuse-Rüst­familien, aus denen sich 75 Varianten multiplizieren, variieren nicht nur in ihren Dimensionen, sondern darüber hinaus in der Art und Vielzahl der Bearbeitungen. Bei mehr als vier zu bearbeitenden Seiten des Edelstahl­gehäuses wird eine Bearbeitung in zweiter Aufspannung erforderlich. Dann werden die Werk­stücke nicht in Lagerfix-Körben, sondern in Trays abgelegt und auf dem Rollen­band zurück in den Arbeits­bereich des Stäubli geführt. Nicht von der Vereinzelung, sondern von dieser Position sind in dem Fall die Werkstücke abzuholen. Rüst­zeiten innerhalb der Rüst­familien betragen in der Regel weniger als zwei Stunden für die Gesamt­anlage. Dabei schlägt die Umrüstung des Roboters lediglich mit wenigen Minuten zu Buche, denn alle Positionen sind Controller hinterlegt.

Mit dem Anlagen­konzept ist man extrem flexibel, denn die Programme können ohne Kollisions­gefahr unter­einander gemischt werden. Der Bediener hat die Wahl, Ident­nummern einzugeben, denen gewisse Gehäuse hinterlegt sind, oder eine andere Größe innerhalb einer Minimum- und Maximum­grenze einzustellen. Weiterhin hat er die Möglichkeit, die Reihenfolge der Arbeits­schritte beliebig zu verändern. Auch hinsichtlich künftiger Upgrades für neue Produkt­strukturen haben die BDG-Programmierer mit Unterstützung des Roboter-Herstellers gut vorgesorgt: Anpassungen lassen sich unkompliziert und schnell durch den Kunden teachen.

Sowohl beim Kunden als auch im Systemhaus BDG ist man mit der Roboter-Handhabungs­lösung der Diedesheim Diamat sehr zufrieden. Durch die Automatisierung wird eine Prozess­stabilität erreicht, die in Richtung Null Fehler geht. Auch unter dieser Prämisse wurde die Automatisierung eingeführt. Klassische Fehler­quellen der manuellen Handhabung werden sicher ausgeschlossen. Die Prozess­qualität ist gestiegen, die Produktqualität gesichert.